簡述橋梁耐久性在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用意義

文/池旭海 北京市通州市政工程設(shè)計有限公司 北京 101101

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是經(jīng)濟發(fā)展提速的重要條件，而橋梁建設(shè)則是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中不可或缺的組成部分，是便捷我國交通的重點工程，必須予以足夠重視。在橋梁設(shè)計過程中，一定要充分考慮橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，采用科學(xué)的方法合理規(guī)避橋梁運營階段因質(zhì)量問題造成的交通危害，為人們的生命安全提供保障。

1、目前橋梁結(jié)構(gòu)中存在的耐久性問題

1.1 由材料性能而導(dǎo)致的耐久性問題

對于橋梁建設(shè)來說，其由于本身的工程特性往往會對施工質(zhì)量提出更高的要求。首先要保證自身的承載強度過關(guān)，這就要求建筑材料選用性能好且重量較輕的材料來開展施工。尤其是橋梁建筑中應(yīng)用廣泛的鋼筋與混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)，一定要嚴(yán)格對材料的配比用量進(jìn)行嚴(yán)格要求，保證橋梁的受力性能。此外，由于環(huán)境因素造成建設(shè)材料的損壞，以鋼筋的銹蝕較為普遍，為保證材料性能應(yīng)加強對建設(shè)材料的科學(xué)保護。但在當(dāng)前的實際橋梁建設(shè)中，設(shè)計者對橋梁所處的實際環(huán)境考慮不足，對建設(shè)材料的選擇較為盲目，在某些特定的環(huán)境與氣候的影響下，會造成建筑材料實際性能降低，從而導(dǎo)致橋梁的耐久性降低。同時在施工過程中，施工單位沒有嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行材料采買，使用低質(zhì)材料來進(jìn)行代替。這樣直接導(dǎo)致了橋梁建筑的質(zhì)量問題，造成其耐久性能的下降。

1.2 由設(shè)計理念而導(dǎo)致的耐久性問題

在橋梁設(shè)計中，實現(xiàn)橋梁設(shè)計的可持續(xù)性發(fā)展是十分重要的，但是在當(dāng)前設(shè)計者往往只注重橋梁的強度建設(shè)，缺乏橋梁耐久性設(shè)計理念的融入。同時設(shè)計單位為加強自身的投標(biāo)競爭力，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的獲取，往往著力進(jìn)行橋梁強度的體現(xiàn)，以期吸引招標(biāo)單位，忽略工程在實際運用環(huán)節(jié)中的耐久性能保證。除此之外，當(dāng)前的橋梁設(shè)計不合理還表現(xiàn)在設(shè)計者在進(jìn)行橋梁設(shè)計時，往往以橋梁強度計算作為設(shè)計重點，忽略了對其他因素的充分考慮。例如出現(xiàn)橋梁延性不足或受力路線表述不明等現(xiàn)象，都會導(dǎo)致橋梁的受力不明確。或者在實際設(shè)計中對于橋梁保護層的厚度設(shè)計不足，構(gòu)建截面面積較小等，都會對橋梁的耐久性造成影響。

1.3 橋梁設(shè)計的結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不盡完善

橋梁設(shè)計的結(jié)構(gòu)體系不夠完善也是導(dǎo)致橋梁設(shè)計耐久性問題的重要因素。在實際的設(shè)計環(huán)節(jié)中，諸多設(shè)計者從設(shè)計規(guī)范和設(shè)計強度的角度考慮橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計不足。將實際的施工環(huán)節(jié)中的橋梁的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)材料以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造等內(nèi)容綜合考慮到橋梁設(shè)計的環(huán)節(jié)中。在設(shè)計環(huán)節(jié)中，如果橋梁設(shè)計的結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠科學(xué)，將會導(dǎo)致混凝土強度非科學(xué)分布、混凝土保護層厚度太小以及橋連接結(jié)構(gòu)的整體性延性不夠等問題，嚴(yán)重影響橋梁的耐久性。

1.4 橋梁設(shè)計、施工和管理銜接不當(dāng)

要真正提高橋梁工程的耐久性，不僅要注重橋梁的設(shè)計過程，還應(yīng)該加強橋梁建設(shè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。在這個過程中，需要做好橋梁設(shè)計和施工、管理的銜接。但現(xiàn)階段我國的橋梁的設(shè)計和工程施工、管理的銜接還不到位。從部分橋梁事故來看，很多橋梁事故都是由于施工質(zhì)量控制沒有達(dá)到要求引起的。例如施工中使用的材料強度不足，施工的工序不合理造成的工程質(zhì)量下降。銹蝕鋼材除銹后有無進(jìn)行二次檢驗，橋梁體系轉(zhuǎn)換時序是否科學(xué)合理就是這類問題的體現(xiàn)。

2、從橋梁設(shè)計角度提高安全性與耐久性的方法

2.1 嚴(yán)格控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

鋼筋混凝土的構(gòu)件，尤其是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在橋梁工程中運用相當(dāng)廣泛?；炷敛馁|(zhì)的構(gòu)件如果出現(xiàn)裂縫，將會嚴(yán)重降低工程的質(zhì)量。設(shè)計過程中需要充分考慮材料的質(zhì)量控制，預(yù)留出充分安全度。由于混凝土材料的性質(zhì)，容易出現(xiàn)裂縫，那么設(shè)計者是否可以尋找新型技術(shù)的混凝土。是否可以在容易出現(xiàn)裂縫的區(qū)域采用護面鋼筋等措施進(jìn)行局部加強，減少裂縫產(chǎn)生機會。

2.2 注重設(shè)計方式的轉(zhuǎn)變

目前，使用CAD電腦設(shè)計工程設(shè)計為主要潮流，但依舊停留在二維平面，出現(xiàn)使用三維設(shè)計技術(shù)（BIM）的工程鳳毛菱角，今后應(yīng)加大對BIM技術(shù)的應(yīng)用。三維技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)在二維設(shè)計中不易察覺的設(shè)計問題，例如標(biāo)高、位置、漸變形式是否合理等問題。目前BIM技術(shù)在城市綜合管廊布線等方面應(yīng)用前景廣泛。大型復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)布筋，布束亦存在較大應(yīng)用空間。

2.3 充分考慮橋梁的超載問題

如果橋梁在長期使用下持續(xù)出現(xiàn)超載現(xiàn)象，那么就會嚴(yán)重影響其耐久性。在交通壓力不斷增大的情況下，橋梁超載問題也日益嚴(yán)重。超載情況下造成橋梁質(zhì)量下降的主要原因是，橋梁設(shè)計時并未充分考慮到日后超載情況的發(fā)生，也就無法準(zhǔn)確預(yù)測橋梁的承載力。橋梁在投入運行之后，如果長期處于超載環(huán)境下，其安全性必然會下降。

2.4 重視耐久性問題

橋梁在長期使用的過程中，會持續(xù)受到外在環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)的影響，同時承受著巨大的車輛荷載，還會遭受到地震、暴雨、泥石流等自然災(zāi)害。受到這些因素的影響，橋梁自身的建筑材料性能也在不斷下降，造成其整體結(jié)構(gòu)的承載能力逐漸下降。在大跨徑橋梁領(lǐng)域，我國自20世紀(jì)80年代開始修建了數(shù)目龐大的斜拉橋，當(dāng)前出現(xiàn)倒塌或嚴(yán)重?fù)p壞的橋梁很少，但是很多橋梁由于自身拉索的耐久性存在嚴(yán)重問題，不得不提前更換，這樣就導(dǎo)致成本增加，影響經(jīng)濟性。在今后的橋梁設(shè)計工作中，必須充分考慮橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性問題，以保證橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。

結(jié)語：

橋梁設(shè)計中安全耐久性應(yīng)得到充分重視及有效控制，同時加強對橋梁建設(shè)的管理，采用橋梁設(shè)計新技術(shù)，借鑒國外先進(jìn)技術(shù)并結(jié)合我國橋梁建設(shè)的自身狀況進(jìn)行適時調(diào)整，提高我國橋梁建設(shè)的水平，為橋梁建設(shè)的質(zhì)量提供重要保障。